(57)【要約】【課題】タービン振動低減システムを提供すること。【解決手段】タービン振動低減システムは、ノズルと、ノズルと動作可能に連通したバケットと、ノズル及びバケットを通過する流体流れに流体を注入して、渦の形成を妨げるように構成された１以上の開口を有する構造体とを含む。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービン振動低減システムであって、
ノズルと、
前記ノズルと動作可能に連通したバケットと、
前記ノズル及び前記バケットを通過する流体流れに流体を注入して、渦の形成を妨げるように構成された１以上の開口２２を有する、前記バケットの近傍の構造体と
を備える、タービン振動低減システム。
【請求項２】
前記１以上の開口が、前記ノズルと前記バケットとの間の前記構造体の一部上にある、請求項１記載のタービン振動低減システム。
【請求項３】
前記バケットが、最終段バケットである、請求項１記載のタービン振動低減システム。
【請求項４】
前記構造体がノズルである、請求項１記載のタービン振動低減システム。
【請求項５】
前記１以上の開口が、前記ノズルの後縁にある、請求項４記載のタービン振動低減システム。
【請求項６】
前記１以上の開口が、前記ノズルの半径方向内側の半部分上に配置される、請求項４記載のタービン振動低減システム。
【請求項７】
前記１以上の開口が、約０．１５インチの直径を有する孔である、請求項４記載のタービン振動低減システム。
【請求項８】
前記１以上の開口が、前記ノズル上に等間隔に配置された複数の開口である、請求項４記載のタービン振動低減システム。
【請求項９】
前記複数の開口が、流れと位置合わせされて蒸気を注入するような向きにされる、請求項８記載のタービン振動低減システム。
【請求項１０】
前記１以上の開口が、約１．０ポンド／平方インチの圧力で約１０．０ポンド／秒の蒸気を注入するように構成されている、請求項４記載のタービン振動低減システム。
【請求項１１】
前記流体が蒸気である、請求項１記載のタービン振動低減システム。
【請求項１２】
前記構造体がハブである、請求項１記載のタービン振動低減システム。
【請求項１３】
前記１以上の開口がスロットである、請求項１２記載のタービン振動低減システム。
【請求項１４】
前記１以上の開口が、前記ハブの周りに円周方向に分散された複数の開口である、請求項１２記載のタービン振動低減システム。
【請求項１５】
前記１以上の開口が、前記ハブの軸線に対して約２５〜４５度の角度で蒸気を注入するような角度にされる、請求項１２記載のタービン振動低減システム。
【請求項１６】
前記１以上の開口が、約１．０ポンド／平方インチの圧力で約３．０ポンド／秒の蒸気を注入するように構成されている、請求項１２記載のタービン振動低減システム。
【請求項１７】
前記構造体がケーシングである、請求項１記載のタービン振動低減システム。
【請求項１８】
前記１以上の開口が、前記バケットの下流側にある前記ケーシングの一部に配置される、請求項１７記載のタービン振動低減システム。
【請求項１９】
前記１以上の開口が、前記ケーシングの周りに円周方向に分散された複数の孔である、請求項１８記載のタービン振動低減システム。
【請求項２０】
タービン振動低減システムであって、
ノズルと、
前記ノズルと動作可能に連通した最終段バケットと、
最終段バケットを囲み、渦形成を行うタービンの作動条件の間に前記最終段バケットを通過した流れに流体を注入して前記流体中の渦形成を妨げるように構成された、前記最終段バケットの下流側に配置される開口を有するケーシングと
を備える、タービン振動低減システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示される主題は、全体的にタービンに関し、より詳細には、タービンの振動を低減するシステムに関する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００２】
【特許文献１】米国特許第６，９２９，４４５号明細書
【発明の概要】
【０００３】
本発明の１つの態様によれば、タービン振動低減システムは、ノズルと、ノズルと動作可能に連通したバケットと、ノズル及びバケットを通過する流体流れに流体を注入して、渦の形成を妨げるように構成された１以上の開口を有する構造体とを含む。
【０００４】
本発明の別の態様によれば、タービン振動低減システムは、ノズルと、ノズルと動作可能に連通した最終段バケットと、最終段バケットを囲み、渦形成を行うタービンの作動条件の間に最終段バケットを通過した流れに流体を注入して流体中の渦形成を妨げるように構成された、最終段バケットの下流側に配置される開口を有するケーシングとを含む。これら及び他の利点並びに特徴は、図面を参照しながら以下の説明から明らかになるであろう。
【０００５】
本発明とみなされる主題は、本明細書と共に提出した特許請求の範囲に具体的に指摘し且つ明確に特許請求している。本発明の上記及び他の特徴並びに利点は、添付図面を参照しながら以下の詳細な説明から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本明細書で開示されるタービン振動低減システムの１つの実施形態の一部の側面図。
【図２】渦を示す数値流体力学モデルからのバケットの図。
【図３】渦形成の位置を示す線を有する、ノズルとバケットの一部の図。
【図４】本明細書で開示されるタービン振動低減システムの代替の実施形態の一部の側面図。
【図５】本明細書で開示されるタービン振動低減システムの別の代替の実施形態の一部の側面図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
この詳細な説明は、例証として図面を参照しながら、本発明の利点及び特徴と共に例示的な実施形態を説明している。
【０００８】
図１を参照すると、タービン振動低減システムが参照符号１０で示されている。システム１０は、ノズル１４と、該ノズル１４と動作可能に連通したバケット１８と、ノズル１４及びバケット１８を通過する流体流れに流体を注入するように構成された１以上の開口２２を有する構造体１６とを含む。この実施形態は、流体として蒸気を利用する。
【０００９】
図２及び３を参照すると、本明細書で開示される実施形態において、蒸気の注入は、バケット１８の近傍での流れ剥離を阻止する。この流れ剥離は、数値流体力学を用いてモデル化されており、本発明では、ハブ３４の近傍で始まり、図３に示す線３８に沿って半径方向外向きに成長する渦３０として示されている。この流れ剥離は、全速度無負荷作動中に、特に高い復水器圧力と組み合わさって形成される傾向がある。流れ剥離は、バケット（通常はＬ−０（すなわち最終段）バケット）に非定常空気力又は不規則振動（非同期振動）をもたらす。本明細書で開示される実施形態は、渦３０（及び流れ剥離）の形成を妨げる蒸気を注入して、これにより振動を低減するシステムを開示している。本明細書で開示される実施形態は更に、具体的には渦形成を行うタービンの作動条件の間に蒸気を注入するように構成されている。
【００１０】
図１を再度参照すると、この実施形態においてここを通って蒸気が注入される１以上の開口２２は、複数のノズル１４に形成された複数の開口２２である。ノズル１４は、この実施形態において構造体１６を定める。開口２２は、ノズル１４の後縁上にあり、そこから排出される蒸気が通過する流体と位置合わせされるような向きにすることができる。開口２２は、０．１から０．２インチの範囲の直径を有する孔とすることができる。例えば、ケーシング４６よりもハブ３４により近接した各ノズル１４の半部分上にあり、ノズル１４の内側半径方向部分に向けて開口２２を位置付けて開口２２を等間隔に配置するのが望ましいとすることができる。約１．５ポンド／平方インチの圧力で約１０．０ポンド／秒のノズル１４における開口２２からの質量流量は、流れ剥離を阻止するのに十分であることが分かっている。
【００１１】
図４を参照すると、本明細書で開示されるタービン振動低減システムの代替の実施形態が、参照符号１１０で示される。システム１１０は、蒸気がそこを通って注入される１以上の開口１２２の位置がシステム１０とは異なる。この実施形態では、ハブ１３４は、構造体１６を定め、１以上の開口１２２は、ノズル１１４とバケット１８との間のハブ１３４内に配置される。開口１２２は、異なる構成、例えば、ハブ１３４に形成された非対称スロット（図に示すような）又は複数の孔を有することができる。約０．１５インチのスロット又は約０．１５インチの直径を有する２００〜２４０個の孔が、良好に機能することが分かっている。選択的に、開口１２２をハブ１３４の軸線に対して２５〜４５度の角度に向けることにより、注入される蒸気が渦３０の形成を妨げるように位置合わせされる。約１．０ポンド／平方インチの圧力で約３．０ポンド／秒のハブ１３４における開口１２２からの質量流量は、流れ剥離を阻止するのに十分である。
【００１２】
図５を参照すると、本明細書で開示されるタービン振動低減システムの別の代替の実施形態が、参照符号２１０で示される。システム２１０は、そこを通して蒸気を注入することができる１以上の開口２２２の位置がシステム１０及び１１０とは異なる。この実施形態では、ケーシング２２４は、構造体１６を定め、１以上の開口２２２は、バケット１８の（タービン振動低減システム２１０を通る流れにより定められる）下流側のケーシング２２４内に配置される。この実施形態では、開口２２２は、バケット１８の約２．０インチ下流側に位置付けられる。開口２２２は、ケーシング２２４に円周方向に形成された約０．５インチの幅を有する非対称スロット、或いは、約０．５インチの直径を有しケーシング２２４の周りに円周方向に分散された複数の別個の孔（約２００〜２４０個）とすることができる。選択的に、バケット１８に向けて開口２２２をハブ１３４の軸線に対して約４５度の角度に向けることにより、注入される蒸気が渦３０の形成を妨げるように位置合わせされる。約１．５ポンド／平方インチの圧力で約１０．０ポンド／秒のケーシング２２４における開口２２２からの質量流量は、流れ剥離を阻止するのに十分である。
【００１３】
本明細書において各図に示した実施形態は各々、別個の開口２２、１２２、及び２２２のうちの１つだけを有するが、代替の実施形態は、単一のタービン振動低減システム内に別個の開口２２、１２２、及び２２２のうちの１つ又はそれ以上の組み合わせを有することも企図される点に留意されたい。
【００１４】
限られた数の実施形態のみに関して本発明を詳細に説明してきたが、本発明はこのような開示された実施形態に限定されないことは理解されたい。むしろ、本発明は、上記で説明されていない多くの変形、改造、置換、又は均等な構成を組み込むように修正することができるが、これらは、本発明の技術的思想及び範囲に相応する。加えて、本発明の種々の実施形態について説明してきたが、本発明の態様は記載された実施形態の一部のみを含むことができる点を理解されたい。従って、本発明は、上述の説明によって限定されると見なすべきではなく、添付の請求項の範囲によってのみ限定される。
【符号の説明】
【００１５】
１０  タービン振動低減システム
１４  ノズル
１６  構造体
１８  バケット
２２  開口
３０  渦
３４  ハブ
３８  線
４６  ケーシング
１１０  タービン振動低減システム
１１４  ノズル
１２２  開口
１３４  ハブ
２１０  タービン振動低減システム
２２２  開口
２２４  ケーシング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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